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地质版《技术与设计1》
第四章 展示设计成果
第一节 材料
学习目标
1、知道按照材料的来源不同可将其分为天然材料、合成材料和混合材料三种类型。
2、认识金属、木材、塑料等常见材料，了解其基本常识及主要用处。
3、理解材料性能的含义，对常用的材料性能指标（如强度、弹性、韧性、硬度等）有所了解并能定性地进行简单分析应用。
4、学会查阅相关资料，培养学生在设计实践中综合运用材料知识和现代技术思想观念合理选择材料的初步能力。
5、培养节约用材的良好习惯和合理用材的环保意识。
我们将方案设计出来以后，需要根据设计方案制作原型或者模型，来展现设计，交流并检验设计思想及过程。
根据原型或模型，借助实物的三维现实感，将有利于对设计做出评价，进一步优化设计方案。
王小雁
以下产品使用什么材料制成的？
以下是广州亚运会官方正装制服发布
我们在欣赏服装美的也应关注材质美
建筑之美也包含其材质的魅力
第一节 材料
一、材料的分类
常见的材料可分为三类：
1、天然材料：指取材于大自然且保持着原本特质的材料（例如:木材、竹子、黏土、石材）
木材
石材
黏土
2、合成材料
又称人造材料，是人为地把不同物质经化学方法或聚合作用而成的材料，其特质与原料不同。（例如:塑料、玻璃、钢铁、人造皮革）
塑料碗
玻璃酒杯
钢材
3、混合材料
天然材料与合成材料的综合，会保持部分原来的特质。（例如:胶合板、纸、混凝土）
胶合板
亚麻粘混纺布料
二、材料的性能
材料的性能可分为
物理性能
化学性能
加工性能
与设计工作关系十分密切
1、强度：
指材料承受 外力 而不被 破坏 （不可恢复的变形也属于破坏）的能力
下面学习材料的几种基本物理性能：
如何理解“破坏”？
物体所受“外力”基本形式有那几种？
基本受力形式有：（1）压力；（2）拉力；（3）弯曲力；（4）剪切力等。
（1）
（抗压力示意图）
F
F
F
F
F
F
F
（1）抗压强度：材料承受压力的能力
（2）
（3）
F
F
效果
效果
（2）抗拉强度：材料承受拉力的能力
F
F
F
F
（1）
（2）
F
F
效果
（抗拉力示意图）
F
F
效果
（1）
（2）
F
F
（3）抗弯强度：材料对致弯外力的承受能力
最先受破坏断裂处
（抗弯力示意图）
效果
效果
F'
F'
（抗剪力示意图）
F
F
（4）抗剪强度：材料承受剪切力的能力
效果
F
F
剪切力的两个作用力的距离d要很近
d
对材料强度的探究
探究2： 在运用材料时，如何改善材料的强度呢？ 比如一双木筷子使用中容易弯曲或折断，在不改变材料下你有什么方法来改善这双木筷子的强度呢？
探究
探究1： 材料的抗压、抗拉、抗弯和抗剪强度是不是要么都好（强），要么都差（弱）呢？你能举例说明吗？
例：混凝土和石材都有较好的抗压强度，但其抗拉强度就较差。因故混凝土梁上加上钢筋来改善其抗拉强度，以免产生裂变。
2、弹性：
指材料受外力作用时改变了形状，当外力消失后又能恢复原来形状的能力。
a）很多材料如塑料、金属、木材等都具有一定的弹性； b）改变材料形状结构也可获得较好的弹性。
弹弓
不锈钢碗
3、韧性：
指材料抗冲击震动的能力。
陶瓷碗
用铁锤敲打不锈钢碗和陶瓷碗，那个容量破碎呢？
4、硬度：
指材料抵抗刮削、切割或磨损的能力。
用刀子削木棍和铁丝那个容易被刮削？
用什么方法比较出这两个方块那个较硬呢？
粉笔在黑板上写出字来，这说明什么？
俗话说的‘鸡蛋碰石头’，用来比喻双方力量悬殊不堪一击。这是利用鸡蛋和石头的硬度来做形象比喻。鸡蛋硬度和石头硬度相差太远，一相碰鸡蛋必碎无凝。 那么一颗很小的沙砾能不能把鸡蛋挤破？ 这说明硬度与材料的大小形状有没有关？
5、延展性：
金属的延展性良好，其中金、铂、铜、银、钨、铝都富于延展性。非金属材料延展性就不太好。 当用小刀刻划具有延展性的矿物时，矿物表面被刻之处立即留下光亮的沟痕，而不出现粉末或碎粒，据此可区别于延展性良好与否。
指材料接受折、锻、压等外力，被改变形状或被延伸，而材料没有遭受破坏的能力。
小知识
铁丝和小木棍那个容易被折断？
冲压不锈钢盘子生产现场
上模具
下模具
冲压机床
冲压来制品：不锈钢盘子
6、其它：
导电性、传热性等
导电性 例如：铜容量导电，橡胶绝缘。
传热性 例如：握住铁丝的一端，用火烧另一端，很快就感觉到烫手；但同样作法，握木棍却不感到烫手。
三、几种常用材料简介
（一）、木材
被广泛使用的传统材料，这种天然材料具有质朴的表现力，做成的物品富有人性味。木材的种类繁多，各种木材性能差异很大。
1、质地较软的木材
①杉木（沙木）：木质轻而软，木纹顺直，较疏，容易加工，变形很小，但强度差，广泛应用于建筑和家具制作。
②松木：有很多性能很好的品种，容易加工，变形小，广泛应用于建筑、家具、乐器制造等。
千年巨树红杉木
杉
木
家
具
松木家具
2、软硬适中的木材
①樟木：木纹变化多样，比较美观，纹理结构细密，韧性好，有一股樟脑香气，能防虫蛀，是制作家具的上等木料之一。
缺点：易变形
②槠木（株木）：木质与樟木相近
③梓木：上等的中硬度木材，在要求精致的木制品中常被采用。
古代多用于雕版印刷：付梓（出版印刷）
樟木家具
槠木
槠木家具
梓木
梓木家具
樟木、株木、梓木
3、人造板材
①胶合板（夹板）：三夹板、五夹板
②其他人造板：纤维板、刨花板
③饰面板：是在人造板的一个表面（或两面）再进行某种涂覆处理而制成的。
饰面板特点：
表面色泽光亮，耐磨耐高温，具有美丽的纹理和色彩，可产生很好的装饰效果。用饰面板做成的制品表面不需要涂漆。
胶合板
纤维板
刨花板
饰面板
人造板材面积大，无拼缝，厚薄均匀，表面光洁平整，加工和使用都很方便，美观实用
被广泛应用于家具制造、房屋装修、车船制造等各个行业。
（二）、金属材料
金属材料分为黑色金属（含铁金属）和有色金属（不含铁金属）两大类
金属材料在出厂时大都会做成不同的型材，即其断面呈各种固定的标准形状，以方便各种不同的用途。
（三）、塑料
塑料是一种石油化工产品。有热塑性塑料（熟料）和热固性塑料（生料）两大类。
热塑性塑料的物态变化是可循环的。此类塑料不宜制作承受高温的物品，仅可做一般日用品和建筑用品。
热固性塑料的物态变化不可循环。此类塑料可作机械零件、座椅、工具手柄、电器壳体等。
热固性塑料制品
热塑性塑料制品
塑料
热塑性塑料——物态变化可循环。
热固性塑料——物态变化不可循环。
四、设计时如何选择材料
设计材料的选择必须考虑材料自身的特性与设计产品相适应，还应考虑材料与人、环境的有机联系。
选择材料时考虑的要点：
1、材料的固有特性应满足设计产品的使用功能、使用寿命等要求。
产品的使用功能和寿命是最基本的，也是主要的设计要求。
2、材料的工艺性应方便设计产品实现制造结构并有利于优化生产加工工艺过程。
要考虑材料的工艺性适应制造要求，并在可能的前提下优先选择工艺难度小和生产成本低的材料。
3、材料的质感应与设计产品的造型特点、民族和地域特征、文化艺术品味等设计风格相协调，以实现较好的外观效果。
4、有安全性等特殊要求的产品或零部件的选材要按照有关标准选用。
如绝缘、防静电、耐高温等特殊要求。
5、在满足设计要求的基础上，优先选择资源丰富、价格低廉、有利于环保的材料。
6、注意市场调研，了解消费者对选材的期望，并在合理的前提下尽量满足消费者的需求。
7、注重人类社会可持续发展原则，设计选材时应研究产品的整个生命周期对自然环境的影响，要尽量减少对环境的污染和破坏，减少对资源的浪费，充分考虑材料的回收、再生和重复利用，以利节约资源和保护环境。
第16届亚运会的吉祥物是什么？
想一想：
利用生活中常见的材料来制作乐羊羊，
同学们会怎样设计呢？
思考：
你们身边有哪些材料可供制作呢？
任务：
用以下材料设计制作乐羊羊挂饰，
每人做一个
你挑选材料时，首先考虑什么因素？
布料、石块、木板、卡纸、塑料薄片、橡皮泥、
三层瓦楞纸板、铁丝、弹簧、吊环螺钉、颜料、
棉绳、尼龙绳、发光二极管
你会挑选怎样的材料呢？
请用2分钟时间完成材料选用表
（三）经济性原则——根本原则
材料选用原则
（二）工艺（加工程序和方法）
（四）环境与资源保护
(一) 实用性原则——首要原则
材料选择与资源保护
坚持可持续发展原则，
保护我们的地球——人类共同的“家”。
练习题
1.下列材料属于混合材料的是（ ）。
A 黏土 B 玻璃 C 胶合板 D 石头
2.在我校进行拔河比赛之前，选择比赛用绳的时候，对用绳的技术要求主要体现在对其（ ）的要求上。
A抗压强度 B抗拉强度 C抗弯强度 D抗剪强度
C
B
练习题
3、我市某瓶装饮料公司在选择材料用来乘放饮料时，你向他们推荐使用（ ）来作原材料。
A 樟木 B 钢化玻璃
C 热塑性塑料 D 热固性塑料
C
4.请按要求把生活中的物品对应的图表内。
材料性能 物品名称（至少3种）
需要较高的抗压强度
需要较高的抗拉强度
需要较高的抗弯强度
需要较高的抗剪强度
需要较好的弹性
需要较好的韧性
需要较好的硬度
5.在日常生活中常用的材料有哪些？并有什么用途？请填入下表
材料名称
用途举例






三、小结
一.材料的分类：
二.材料的几种基本物理性能：
天然材料：
合成材料：
混合材料：
3、韧性：
1、强度：
2、弹性：
4、硬度：
5、延展性：
6、其它：
1）了解材料的三种分类； 2）要懂得判断和区分材料是属于那种分类
1）主要理解前5种基本物理性能； 2）重点掌握强度的四种力（压力、拉力、弯曲力和剪切力）作用的示意图。
活动与交流
2、在设计过程中如何合理的选择材料？
（课外）
1、请同学们说说表中三种不同材料制成的碗，比较说出这些碗的物理性质的优劣强弱！(在下表中填上好、中、差）
木碗 不锈钢碗 塑料碗
强度 抗弯强度
抗压强度
抗弯强度
抗剪强度
弹性
韧性
硬度
延展性
作业: 我们每一位同学家中都做了不同程度的装修。在你们家装修的过程中都用到了哪些材料，它们分别属于什么材料，使用这些材料的好处是什么？　　
作业:
二段视频欣赏
纳米材料.mp4
曼谷市民欢迎环保型纳米材料手提袋.flv

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